CN110307897A - 一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定方法，其特征在于，包括：获取分裂型线表面平均最大电场强度；利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声；利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声，对型线可听噪声的确定方法的需求问题。

Description

一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定方法及装置
技术领域
本申请涉及电力领域可听噪声的确定领域，具体涉及一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定方法，同时涉及一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定装置。
背景技术
为了满足经济社会可挂线发展用电需求，建设以高压、特高压电网为核心的加强电网已成为电力建设的战略目标。我国发电资源分布与用电负荷发展不平衡，能源基地开发逐步向西部、北部转移。因此，特高压直流输电线路特别适合长距离大功率输电的特点决定了其一定会在我国的能源优化配置中发挥重要作用。
特高压直流输电线路的电磁环境问题已经成为影响线路建设和运行的重要技术问题，导线的可听噪声是与该种线路电磁环境水平密切相关的一个重要参数。随着直流输电工程电压等级的提高，控制输电线路的可听噪声越发重要，它已经成为决定线路结构和走廊的主要制约因素之一。
可听噪声是指输电线路发生电晕放电时产生的一种人耳能够直接听到的噪声。这种噪声可能会影响到高压输电线路附近居民的正常生活。与无线电干扰一样，可听噪声会随着导线表面场强的增加而增加。研究表明，对于750kV以上的线路来说，可听噪声将成为突出的问题。
我国目前已建成并投入运行了多条±800kV特高压直流输电线路，线路导线通常采用圆绞线(外层铝线为圆形)，为进一步提高输送容量、降低线路损耗，拟在±800kV特高压直流线路建设中采用型线(外层铝线为梯形)。型线与同外径下的圆线相比具有导体截面利用率大、电晕损耗小的优点，具有较好的经济性。因此，需要一种高压直流线路采用型线时的可听噪声的确定方法。
发明内容
本申请提供一种高压直流线路采用型线时的可听噪声的确定方法，解决了对型线可听噪声的确定方法的需求问题。
本申请提供一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定方法，其特征在于，包括：
获取分裂型线表面平均最大电场强度；
利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声；
利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声。
优选的，所述获取分裂线表面平均最大电场强度，包括：
获得分裂导线各子导线表面的电场场度Ei，其中，1≤i≤n，i取正整数，n为分裂导线的分裂数；
采用各子导线最大电场强度的平均值法，获得型线表面平均最大电场强度E，其中，Ei为分裂型线各子导线表面的电场强度，单位为kV/cm，Eimax为分裂型线子导线最大电场强度，单位为kV/cm，E为分裂型线平均最大电场强度，单位为kV/cm。
优选的，所述获取分裂型线表面平均最大电场强度，可以使用模拟电荷法/或有限元法/或边界元法。
优选的，所述获取分裂型线表面平均最大电场强度，还可以使用如下公式：
E＝kEm
其中，E为型线导线表面平均最大场强，单位为kV/cm，Em为与型线半径相等的圆线导线表面平均最大电场强度，单位为kV/cm，k为修正系数，取值范围为(0.85-0.91)。
优选的，所述Em为与型线半径相等的圆线导线表面平均最大电场强度，获取方法可以使用模拟电荷法/或有限元法/或边界元法。
优选的，所述圆线的子导线直径与导线分裂数与所述型线一致。
优选的，所述圆线的可听噪声预测公式，具体的为：
PdB＝2.2gmax+58.3lg(d)+20.6lg(n)-10lg(RP)-42.3
其中，gmax＝E，gmax为导线表面场强，单位为kV/cm，d为导线直径，单位为cm，n为导线分裂数，RP为正极性导线到计算点之间的距离，单位为m；
所述可听噪声计算公式适用的条件为，导体表面场强15<gmax<30kV/cm、子导体直径3<d<5cm和4≤n≤8。
优选的，所述相同截面圆线的截面面积、导线分裂数、正极性导线到计算点之间的距离与所述型线一致。
优选的，所述所述圆线的可听噪声预测公式，具体的还可以为：
其中，PdB为在距离线路RP的位置处的可听噪声声压级，单位为dB(A)，g为导线表面起晕电位梯度，单位为kV/cm，d为子导线直径，单位为cm，Kn为分裂导线数的函数，n大于3时Kn＝0；n为导线分裂数。
优选的，所述相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度，具体的计算方法为：
其中，E为圆线在导线表面平均最大电场强度，单位为kV/cm，U为导线电压，单位为kV，n为导线分裂数，r为子导线半径，单位为cm，R为导线分裂半径，单位为cm，h为导线高度，单位为cm，s为导线极间距，单位为cm。
优选的，所述利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声，包括：
P为所述型线的可听噪声，P＝PdB+(+ΔP
其中，P为型线可听噪声，单位为dB(A)，PdB为计算得到的圆线可听噪声，单位为dB(A)，K为型线修正系数，取值范围(2.0～4.0)dB(A)，△P为季节修正系数，单位为dB(A)，夏季时，△P取0，春秋季时，△P取-(3.1～-1.6)，冬季时，△P取-(7.4～-2.1)。
本申请同时提供一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定装置，其特征在于，包括：
型线电场强度获取单元，获取分裂型线表面平均最大电场强度；
圆线可听噪声计算单元，利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声；
型线可听噪声计算单元，利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声。
本申请提供一种高压直流线路采用型线时的可听噪声的确定方法，通过计算得到分裂型线平均最大电场强度，利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度时的可听噪声，再利用获得的吊圆线可听噪声计算型线的可听噪声，解决了对型线可听噪声的确定方法的需求问题。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种高压直流线路采用型线时的可听噪声的确定方法的流程示意图；
图2是本申请实施例涉及的8×1250mm2型线与圆线的噪声统计值随导线表面场强的关系图；
图3是本申请实施例涉及的8×1250mm2型线与圆线的噪声统计值在导线表面场强[17,24]kV/cm内的拟合；
图4是本申请实施例涉及的8×1250mm2型线可听噪声测量值与本发明推荐计算方法对比结果(春季)；
图5是本申请实施例涉及的8×1250mm2型线可听噪声测量值与本发明推荐计算方法对比结果(夏季)；
图6是本申请实施例涉及的8×1250mm2型线可听噪声测量值与本发明推荐计算方法对比结果(秋季)；
图7是本申请实施例涉及的8×1250mm2型线可听噪声测量值与本发明推荐计算方法对比结果(冬季)；
图8是本申请实施例提供的一种高压直流线路采用型线时的可听噪声的确定装置示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
请参看图1，图1是本申请实施例提供的一种高压直流线路采用型线时的可听噪声的确定方法的流程示意图，下面结合图1对本申请实施例提供的方法进行详细说明。
步骤S101，获取分裂型线表面平均最大电场强度。
可使用多种方法，比如逐次镜像法、模拟电荷法、有限元法、边界元法、公式法等。来计算型线平均最大电场强度Ei，
其中，1≤i≤n，i取正整数，n为分裂导线的分裂数；
采用各子导线最大电场强度的平均值法，获得型线表面平均最大电场强度E，
其中，Ei为分裂型线各子导线表面的电场强度，单位为kV/cm，Eimax为分裂型线子导线最大电场强度，单位为kV/cm，E为分裂型线平均最大电场强度，单位为kV/cm。
获取分裂型线表面平均最大电场强度，还可以使用如下公式：
E＝kEm
其中，E为型线导线表面平均最大场强，单位为kV/cm，Em为与型线半径相等的圆线导线表面平均最大电场强度，单位为kV/cm，k为修正系数，取值范围为(0.85-0.91)。
所述Em为与型线半径相等的圆线导线表面平均最大电场强度，获取方法可以使用模拟电荷法/或有限元法/或边界元法。
圆线的子导线直径与导线分裂数与所述型线一致。
步骤S102，利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声。
圆线的可听噪声预测公式，具体的为：
PdB＝2.2gmax+58.3lg(d)+20.6lg(n)-10lg(RP)-42.3
其中，gmax＝E，gmax为导线表面场强，单位为kV/cm，d为导线直径，单位为cm，n为导线分裂数，RP为正极性导线到计算点之间的距离，单位为m；
所述可听噪声计算公式适用的条件为，导体表面场强15<gmax<30kV/cm、子导体直径3<d<5cm和4≤n≤8。
所述相同截面圆线的截面面积、导线分裂数、正极性导线到计算点之间的距离与所述型线一致。
圆线的可听噪声预测公式，还可以使用如下公式，
其中，PdB为在距离线路RP的位置处的可听噪声声压级，单位为dB(A)，g为导线表面起晕电位梯度，单位为kV/cm，d为子导线直径，单位为cm，Kn为分裂导线数的函数，n大于3时Kn＝0；n为导线分裂数。
相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度，具体的计算方法为：
其中，E为圆线在导线表面平均最大电场强度，单位为kV/cm，U为导线电压，单位为kV，n为导线分裂数，r为子导线半径，单位为cm，R为导线分裂半径，单位为cm，h为导线高度，单位为cm，s为导线极间距，单位为cm。
步骤S103，利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声。
P为所述型线的可听噪声，P＝PdB+K+ΔP
其中，P为型线可听噪声，单位为dB(A)，PdB为计算得到的圆线可听噪声，单位为dB(A)，K为型线修正系数，取值范围(2.0～4.0)dB(A)，△P为季节修正系数，单位为dB(A)，夏季时，△P取0，春秋季时，△P取-(3.1～-1.6)，冬季时，△P取-(7.4～-2.1)。
中国电力科学研究院在北京昌平特高压试验基地的电晕笼内开展了8×1250mm2型线和圆线的可听噪声试验对比研究，得到8×1250mm2型线与圆线的噪声统计值随导线表面场强的关系，如图2所示。图3给出了8×1250mm2型线与圆线的噪声统计值在导线表面场强[17,24]kV/cm内的拟合结果，由图3可以看出，在相同的导线表面场强下，型线所产生的可听噪声比圆线所产生的可听噪声大2.0～4.0dB(A)。因此K取(2.0～4.0)dB(A)。根据试验结果，夏季的可听噪声试验结果比春秋季的试验结果大1.6-3.1dB，而比冬季的测量结果大2.1-7.4dB。因此，春秋季的可听噪声为△P取-(1.6-3.1)dB，冬季的可听噪声为△P取-(2.1-7.4)dB。
下面以国家电网公司位于北京昌平的特高压直流试验基地可听噪声测量系统的测量结果为例来说明本发明的效果。
在试验线段上开展了为期一年的高压直流线路采用型线时的可听噪声试验和规律性研究。以这些数据为基础对本发明推荐的可听噪声估算方法进行了验证。型线可听噪声测量值与本发明推荐的计算方法对比结果如图4-7所示。其中图4-7中，计算方法的公式中型线修正系数取值为K＝2.6，春秋季△P＝-2.1，冬季△P＝-3.0。由图4-7可以看出，可听噪声实测结果的衰减趋势与采用本发明估算得到的衰减趋势一致，本发明估算结果与实测结果差别较小。
与本申请提供的方法相对应的，本申请同时提供一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定装置800，其特征在于，包括：
型线电场强度获取单元810，获取分裂型线表面平均最大电场强度；
圆线可听噪声计算单元820，利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声；
型线可听噪声计算单元830，利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声。
本申请提供的方法，简单易行，计算得到的高压直流线路采用型线时的可听噪声与我国试验线段采用型线时的测量结果相吻合；使用本发明计算得到的高压直流线路采用型线时的可听噪声适合我国的环境气候条件；本发明尤其适合应用于我国北方高压直流线路采用型线时的可听噪声的计算。解决了对型线可听噪声的确定方法的需求问题。
上述实施例仅用于说明本发明的估算效果，凡是在本发明技术方案基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (12)

1.一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定方法，其特征在于，包括：
获取分裂型线表面平均最大电场强度；
利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声；
利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取分裂线表面平均最大电场强度，包括：
获得分裂导线各子导线表面的电场场度Ei，其中，1≤i≤n，i取正整数，n为分裂导线的分裂数；
采用各子导线最大电场强度的平均值法，获得型线表面平均最大电场强度E，其中，Ei为分裂型线各子导线表面的电场强度，单位为kV/cm，Eimax为分裂型线子导线最大电场强度，单位为kV/cm，E为分裂型线平均最大电场强度，单位为kV/cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取分裂型线表面平均最大电场强度，可以使用模拟电荷法/或有限元法/或边界元法。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取分裂型线表面平均最大电场强度，还可以使用如下公式：
E＝kEm
其中，E为型线导线表面平均最大场强，单位为kV/cm，Em为与型线半径相等的圆线导线表面平均最大电场强度，单位为kV/cm，k为修正系数，取值范围为(0.85-0.91)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述Em为与型线半径相等的圆线导线表面平均最大电场强度，获取方法可以使用模拟电荷法/或有限元法/或边界元法。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆线的子导线直径与导线分裂数与所述型线一致。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆线的可听噪声预测公式，具体的为：
PdB＝2.2gmax+58.3lg(d)+20.6lg(n)-10lg(RP)-42.3
其中，gmax＝E，gmax为导线表面场强，单位为kV/cm，d为导线直径，单位为cm，n为导线分裂数，RP为正极性导线到计算点之间的距离，单位为m；
所述可听噪声计算公式适用的条件为，导体表面场强15<gmax<30kV/cm、子导体直径3<d<5cm和4≤n≤8。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述相同截面圆线的截面面积、导线分裂数、正极性导线到计算点之间的距离与所述型线一致。
9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述所述圆线的可听噪声预测公式，具体的还可以为：
其中，PdB为在距离线路RP的位置处的可听噪声声压级，单位为dB(A)，g为导线表面起晕电位梯度，单位为kV/cm，d为子导线直径，单位为cm，Kn为分裂导线数的函数，n大于3时Kn＝0；n为导线分裂数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度，具体的计算方法为：
其中，E为圆线在导线表面平均最大电场强度，单位为kV/cm，U为导线电压，单位为kV，n为导线分裂数，r为子导线半径，单位为cm，R为导线分裂半径，单位为cm，h为导线高度，单位为cm，s为导线极间距，单位为cm。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声，包括：
P为所述型线的可听噪声，P＝PdB+K+ΔP
其中，P为型线可听噪声，单位为dB(A)，PdB为计算得到的圆线可听噪声，单位为dB(A)，K为型线修正系数，取值范围(2.0～4.0)dB(A)，△P为季节修正系数，单位为dB(A)，夏季时，△P取0，春秋季时，△P取-(3.1～-1.6)，冬季时，△P取-(7.4～-2.1)。
12.一种高压直流线路采用型线时的可听噪声确定装置，其特征在于，包括：
型线电场强度获取单元，获取分裂型线表面平均最大电场强度；
圆线可听噪声计算单元，利用适用于圆线的可听噪声预测公式，计算相同截面圆线在导线表面平均最大电场强度的可听噪声；
型线可听噪声计算单元，利用获得的圆线可听噪声计算型线的可听噪声。
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